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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine entsprechende Vorrichtung zur Steuerung eines Mehrspannungsbordnetzes eines Fahrzeugs.
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Um weitere Fahrzeugfunktionen bereitstellen zu können und/oder um in einem erhöhten Umfang kinetische Energie rekuperieren zu können, können Fahrzeuge Mehrspannungsbordnetze (z.B. Bordnetze bei einer Bordnetzspannung von 12V und bei einer Bordnetzspannung von 48V) umfassen. Bei derartigen Mehrspannungsbordnetzen besteht die Gefahr eines Kurzschlusses zwischen den Teilbordnetzen mit unterschiedlichen Bordnetzspannungen. Ein derartiger Kurzschluss kann zu Fehlfunktionen von Verbrauchern und/oder zu einer Beschädigung von Komponenten der Teilbordnetze führen.
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Das vorliegende Dokument befasst sich mit der technischen Aufgabe, den Einfluss eines Kurzschlusses auf die Komponenten der Teilnetze eines Mehrspannungsbordnetzes zu reduzieren, z.B. um ein Fehlverhalten oder eine Beschädigung der Komponenten zu vermeiden oder zu vermindern.
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Die Aufgabe wird durch die unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen werden u.a. in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
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Gemäß einem Aspekt wird eine Steuereinheit für ein Bordnetz (insbesondere für ein Mehrspannungsbordnetz) eines Fahrzeugs (z.B. für ein Straßenfahrzeug wie einen Personenkraftwagen, einen Lastkraftwagen oder ein Motorrad) beschrieben. Das Bordnetz umfasst ein erstes Teilnetz mit einer ersten Netzspannung (z.B. bei einer Nennspannung von 48V) und ein zweites Teilnetz mit einer zweiten Netzspannung (z.B. bei einen Nennspannung von 12V). Die erste Netzspannung ist dabei höher als die zweite Netzspannung.
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Die Steuereinheit ist eingerichtet, einen Kurzschluss zwischen dem ersten Teilnetz und dem zweiten Teilnetz zu detektieren. Zu diesem Zweck kann die Steuereinheit eingerichtet sein, die Höhe der ersten Netzspannung und/oder die Höhe der zweiten Netzspannung zu ermitteln (beispielsweise anhand von Spannungsmessern im ersten und/oder zweiten Teilnetz). Desweiteren kann die Steuereinheit eingerichtet sein, auf Basis der Höhe der ersten Netzspannung und/oder der Höhe der zweiten Netzspannung zu detektieren, dass ein Kurzschluss zwischen dem ersten Teilnetz und dem zweiten Teilnetz vorliegt (z.B. wenn eine erste Netzspannung vorliegt, die gleich wie oder kleiner als ein erster Netzspannungs-Schwellenwert ist und/oder wenn eine zweite Netzspannung vorliegt, die gleich wie oder größer als ein zweiter Netzspannungs-Schwellenwert ist).
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Die Steuereinheit ist weiter eingerichtet, einen Betriebszustand von ein oder mehreren Komponenten des Bordnetzes zu ändern, wenn detektiert wurde, dass ein Kurzschluss zwischen dem ersten und dem zweiten Teilnetz vorliegt. Der Betriebszustand der ein oder mehreren Komponenten (z.B. der Betriebszustand von ein oder mehreren elektrischen Verbrauchern des ersten und/oder zweiten Teilnetzes, und/oder von ein oder mehreren Energieerzeugern (Generatoren) des ersten und/oder zweiten Teilnetzes, und/oder von ein oder mehreren Energiespeichern des ersten und/oder zweiten Teilnetzes und/oder von einem Spannungswandler zwischen dem ersten und dem zweiten Teilnetz) kann derart geändert werden, dass Auswirkungen des Kurzschlusses auf das erste Teilnetz und/oder auf das zweite Teilnetz reduzieren werden (z.B. Fehlfunktionen und/oder Schädigungen von einer Komponente des Bordnetzes verhindert bzw. gemindert werden). Beispielsweise können die Betriebszustände von ein oder mehreren Komponenten des Bordnetzes derart geändert werden, dass ein Kurzschlussstrom über den Kurzschluss reduziert wird.
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Die Steuereinheit kann somit in kosteneffizienter Weise auf das Vorliegen eines Kurzschlusses reagieren, um die Konsequenzen des Kurzschlusses zu reduzieren.
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Insbesondere kann die Steuereinheit eingerichtet sein, den Betriebszustand von ein oder mehreren Komponenten des ersten Teilnetzes derart zu ändern, dass die erste Netzspannung reduziert wird. Durch diese Maßnahme kann ein Kurzschlussstrom reduziert werden. Desweiteren kann so die Belastung für Komponenten des zweiten Teilnetzes reduziert werden. Die Reduzierung der ersten Netzspannung kann derart erfolgen, dass dadurch der Betrieb der aktiven Komponenten (insbesondere der aktiven Verbraucher) des ersten Teilnetzes nicht beeinträchtigt wird. Zu diesem Zweck kann die erste Netzspannung auf eine untere Schwelle einer zulässigen Betriebsspannung eines aktiven Verbrauchers des ersten Teilnetzes begrenzt werden.
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Die Steuereinheit kann eingerichtet sein, durch ein oder mehrere der folgenden Maßnahmen die erste Netzspannung zu reduzieren: durch Aktivieren eines oder mehrerer elektrischer Verbraucher des ersten Teilnetzes; durch Deaktivieren eines Energieerzeugers des ersten Teilnetzes; und/oder durch Entkoppeln eines Energiespeichers von dem ersten Teilnetz (z.B. mittels eines Schalters zwischen Energiespeicher und dem ersten Teilnetz).
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Alternativ oder ergänzend kann die Steuereinheit eingerichtet sein, den Betriebszustand von ein oder mehreren Komponenten des zweiten Teilnetzes derart zu ändern, dass die zweite Netzspannung erhöht wird. Auch durch diese Maßnahme kann der Kurzschlussstrom reduziert werden. Insbesondere kann die Steuereinheit eingerichtet sein, durch ein oder mehrere der folgenden Maßnahmen die zweite Netzspannung zu erhöhen: durch Deaktivieren eines elektrischen Verbrauchers des zweiten Teilnetzes; durch Aktivieren eines Energieerzeugers des zweiten Teilnetzes; und/oder durch Anheben eines Wandlungsverhältnisses eines Spannungswandlers des Bordnetzes, wobei der Spannungswandler eingerichtet ist, das erste Teilnetz und das zweite Teilnetz miteinander zu koppeln, und elektrische Energie zwischen dem ersten und dem zweiten Teilnetz auszutauschen. Die zweite Netzspannung kann derart angehoben werden, dass ein Fehlverhalten oder eine Beschädigung von Komponenten des zweiten Teilnetzes vermieden werden. Die zweite Netzspannung kann z.B. auf die maximal zulässige Betriebsspannung der Komponenten des zweiten Teilnetzes begrenzt werden.
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Alternativ oder ergänzend kann die Steuereinheit eingerichtet sein, ein oder mehrere Verbraucher des zweiten Teilnetzes zu aktivieren und/oder ein oder mehrere Energieerzeuger des zweiten Teilnetzes zu deaktivieren. Dies kann dazu verwendet werden, um insgesamt die Spannung in dem Mehrspannungsbordnetz zu senken, z.B. um das Mehrspannungsbordnetz kontrolliert herunterzufahren. Durch die ein oder mehreren aktiven Verbraucher kann dann ein Notbetrieb bereitgestellt werden (z.B. in Bezug auf eine Lenkung und/oder Bremsung des Fahrzeugs).
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Die Steuereinheit kann eingerichtet sein, Informationen bzgl. eines Übergangswiderstands des Kurzschlusses zu ermitteln. Insbesondere kann ermittelt werden, ob es sich um einen „harten“ Kurzschluss oder um einen „weichen“ Kurzschluss handelt. Die Steuereinheit kann dann eingerichtet sein, den Betriebszustand von den ein oder mehreren Komponenten des Bordnetzes in Abhängigkeit von den Informationen bzgl. des Übergangswiderstands zu ändern. Beispielsweise können bei Vorliegen eines „harten“ Kurzschlusses andere Änderungen (ggf. an anderen Komponenten des Bordnetzes) vorgenommen werden als bei Vorliegen eines „weichen“ Kurzschlusses. So kann die Qualität der eingeleiteten Maßnahmen verbessert werden.
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Das erste Teilnetz kann einen ersten Energieerzeuger umfassen. Die Steuereinheit kann eingerichtet sein, den ersten Energieerzeuger zu veranlassen, elektrische Energie mit einer reduzierten ersten Netzspannung (reduziert bzgl. einer ersten Nennspannung (z.B. 48V) des ersten Teilnetzes) zu erzeugen, wenn auf Basis der Informationen bzgl. des Übergangswiderstands ermittelt wurde, dass der Übergangswiderstand des Kurzschlusses gleich wie oder größer als ein vordefinierter Übergangswiderstand-Schwellenwert ist. Mit anderen Worten, bei vorliegen eines „weichen“ Kurzschlusses, kann der erste Energieerzeuger weiterhin dazu verwendet werden, elektrische Energie für die Verbraucher des Bordnetzes zu erzeugen. Die elektrische Energie kann jedoch mit einer reduzierten ersten Netzspannung erzeugt werden, insbesondere um die Auswirkungen des Kurzschlusses auf die Komponenten des zweiten Teilnetzes zu reduzieren.
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Die Steuereinheit kann eingerichtet sein, ein oder mehrere Verbraucher des zweiten Teilnetzes für einen Notbetrieb zu identifizieren (z.B. Verbraucher, die auf eine Lenkung und/oder eine Bremsung des Fahrzeugs gerichtet sind). Die Steuereinheit kann dann eingerichtet sein, zu veranlassen, dass die ein oder mehreren identifizierten Verbraucher von der Änderung des Betriebszustands ausgenommen sind (und/oder weiterhin aktiv bleiben). So kann ein Notbetrieb des Bordnetzes bereitgestellt werden, durch den das Fahrzeug in sicherer Weise zum Stillstand gebracht werden kann.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Fahrzeug (z.B. ein Personenkraftwagen, ein Lastkraftwagen oder ein Motorrad) beschrieben, das ein in diesem Dokument beschriebenes Bordnetz und eine in diesem Dokument beschriebene Steuereinheit umfasst.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Verfahren zur Steuerung eines Bordnetzes eines Fahrzeugs beschrieben. Das Bordnetz umfasst ein erstes Teilnetz mit einer ersten Netzspannung und ein zweites Teilnetz mit einer zweiten Netzspannung, wobei die erste Netzspannung höher ist als die zweite Netzspannung. Das Verfahren umfasst das Detektieren eines Kurzschlusses zwischen dem ersten Teilnetz und dem zweiten Teilnetz. Desweiteren umfasst das Verfahren, in Reaktion auf das Detektieren eines Kurzschlusses, das Ändern eines Betriebszustands von ein oder mehreren Komponenten des Bordnetzes, um Auswirkungen des Kurzschlusses auf das erste Teilnetz und/oder auf das zweite Teilnetz zu reduzieren.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Software (SW) Programm beschrieben. Das SW Programm kann eingerichtet werden, um auf einem Prozessor (z.B. auf einem Steuergerät) ausgeführt zu werden, und um dadurch das in diesem Dokument beschriebene Verfahren auszuführen.
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Gemäß einem weiteren Aspekt wird ein Speichermedium beschrieben. Das Speichermedium kann ein SW Programm umfassen, welches eingerichtet ist, um auf einem Prozessor ausgeführt zu werden, und um dadurch das in diesem Dokument beschriebene Verfahren auszuführen.
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Es ist zu beachten, dass die in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systeme sowohl alleine, als auch in Kombination mit anderen in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtungen und Systemen verwendet werden können. Desweiteren können jegliche Aspekte der in diesem Dokument beschriebenen Verfahren, Vorrichtung und Systemen in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden. Insbesondere können die Merkmale der Ansprüche in vielfältiger Weise miteinander kombiniert werden.
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Im Weiteren wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher beschrieben. Dabei zeigt
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1 ein beispielhaftes Bordnetz mit einer Vielzahl von Teilbordnetzen;
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2 ein beispielhaftes Mehrspannungsbordnetz mit einem Kurzschluss; und
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3 ein Flussdiagramm eines beispielhaften Verfahrens zur Steuerung der Komponenten eines Mehrspannungsbordnetzes.
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Wie eingangs dargelegt, befasst sich das vorliegende Dokument mit der technischen Aufgabe die Folgen eines Kurzschlusses auf die Komponenten (insbesondere auf die Verbraucher und/oder auf die Energiespeicher) der Teilbordnetze eines Mehrspannungsbordnetzes zu reduzieren.
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1 zeigt ein beispielhaftes Bordnetz 100 das ein erste Teilbordnetz (kurz Teilnetz) 110 und ein zweites Teilnetz 120 umfasst. Die beiden Teilnetze 110, 120 sind über einen Wandler 101 miteinander gekoppelt, so dass elektrische Energie aus dem ersten Teilnetz 110 in das zweite Teilnetz 120 transferiert werden kann, und umgekehrt.
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In dem dargestellten Beispiel umfasst das erste Teilnetz 110 einen Generator 111, der eingerichtet ist, elektrische Energie zu erzeugen. Die generierte elektrische Energie kann in einem ersten Energiespeicher 112 des ersten Teilnetzes 110 gespeichert werden. Der erste Energiespeicher 112 kann z.B. eine wiederaufladbare Batterie umfassen. Desweiteren umfasst das erste Teilnetz 110 ein oder mehrere elektrische Verbraucher 113.
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Das zweite Teilnetz 120 umfasst einen zweiten Energiespeicher 122 (z.B. eine weitere wiederaufladbare Batterie) und ein oder mehrere weitere elektrische Verbraucher 123. Beispielhafte elektrische Verbraucher 123 sind z.B. Scheinwerfer des Fahrzeugs, eine Klimaanlage des Fahrzeugs, ein Infotainmentsystem des Fahrzeugs, eine Heckscheibenheizung, etc. Desweiteren kann das zweite Teilnetz 120 einen zweiten Generator 121 umfassen, der eingerichtet ist, elektrische Energie zu erzeugen. Bei dem zweiten Generator 121 kann es sich beispielsweise um die Lichtmaschine eines Fahrzeugs handeln, die eingerichtet ist, elektrische Energie mit einer zweiten Spannung 114 zu generieren. Das zweite Teilnetz 120 kann die zweite Teilnetzspannung 124 aufweisen. Die zweite Teilnetzspannung 124 des zweiten Teilnetzes 120 kann niedriger sein als die erste Teilnetzspannung 114 des ersten Teilnetzes 110. Beispielsweise kann die erste (Teil)Netzspannung 114 bei 36V und höher liegen und die zweite (Teil)Netzspannung 124 kann bei 16V und weniger liegen.
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Der Wandler 101 kann gesteuert werden, um elektrische Energie aus dem ersten Teilnetz 110 in das zweite Teilnetz 120, insbesondere zum Laden des zweiten Energiespeichers 122, zu transferieren (mittels eines Stroms 125 über den Wandler 101).
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Das erste und das zweite Teilnetz 110, 120 können durch einen Kurzschluss miteinander verbunden sein. Ein derartiger Kurzschluss kann z.B. als Folge eines Unfalls und/oder aufgrund einer Beschädigung von einem Verbraucher 113, 123 oder einer Leitung in den Teilnetzen 110, 120 auftreten. 2 veranschaulicht einen solchen Kurzschluss 201 zwischen dem ersten und dem zweiten Teilnetz 110, 120 durch einen Widerstand (auch als Übergangswiderstand bezeichnet). Bei einem „harten“ Kurzschluss 201 liegt ein kleiner Übergangswiderstand vor und bei einem „weichen“ Kurzschluss 201 liegt ein großer Übergangswiderstand vor.
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In 2 ist weiter eine Steuereinheit 200 (z.B. eine Energiemanagement-Steuereinheit) dargestellt, die eingerichtet ist, das Vorliegen eines Kurzschlusses 201 zwischen dem ersten Teilnetz 110 und dem zweiten Teilnetz 120 zu detektieren. Zu diesem Zweck können beispielsweise die Netzspannungen 114, 124 in den beiden Teilnetzen 110, 120 erfasst werden. Das Vorliegen eines Kurzschlusses 201 kann dann auf Basis der ersten Netzspannung 114 und/oder auf Basis der zweiten Netzspannung 124 bestimmt werden. Beispielsweise kann die Tatsache, dass die erste Netzspannung 114 gleich wie oder kleiner als ein erster Netzspannungs-Schwellenwert ist, ein Indiz dafür sein, dass ein Kurzschluss 201 vorliegt. Desweiteren kann die Tatsache, dass die zweite Netzspannung 124 gleich wie oder größer als ein zweiter Netzspannungs-Schwellenwert ist, ein Indiz dafür sein, dass ein Kurzschluss 201 vorliegt.
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Die Steuereinheit 200 kann weiter eingerichtet sein, den Wandler 101 zu steuern. Insbesondere kann die Steuereinheit 200 eingerichtet sein, den Wandler 101 zu aktivieren bzw. zu deaktivieren. Desweiteren kann die Steuereinheit 200 eingerichtet sein, ein Wandlungsverhältnis zwischen einer Eingangsspannung des Wandlers 101 und einer Ausgangsspannung des Wandlers 101 zu verändern. So können ggf. durch Anpassung des Wandlungsverhältnisses die erste und/oder die zweite Netzspannung 114, 124 angehoben bzw. gesenkt werden.
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Die Steuereinheit 200 kann außerdem eingerichtet sein, die Verbraucher 113, 123 und/oder die Generatoren 111, 121 (auch als Energieerzeuger bezeichnet) der beiden Teilnetze 110, 120 zu steuern, insbesondere zu aktivieren bzw. zu deaktivieren. Desweiteren können die Speichereinheiten 112, 122 Schalter 212, 222 aufweisen, mit denen die Speichereinheiten 112, 122 mit dem jeweiligen Teilnetz 110, 120 gekoppelt oder von dem jeweiligen Teilnetz 110, 120 entkoppelt werden können. Die Steuereinheit 101 kann eingerichtet sein, einen oder mehrere der Schalter 212, 222 anzusteuern, um die Speichereinheit 112, 122 mit den jeweiligen Teilnetzen 110, 120 zu koppeln bzw. davon zu entkoppeln.
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Die Steuereinheit 200 kann insbesondere eingerichtet sein, bei Detektion eines Kurzschlusses 201 zwischen den Spannungsebenen der beiden Teilnetze 110, 120, die gegenseitige Beeinflussung der Teilnetze 110, 120 durch betriebsstrategische Maßnahmen zu reduzieren. Dazu können der Wandler 101, die Verbraucher 113, 123, die Generatoren 111, 121 und/oder die Schalter 212, 222 angesteuert werden, um die gegenseitige Beeinflussung der Teilnetze 110, 120 zu reduzieren und/oder um eine Belastung der Komponenten der Teilnetze 110, 120 aufgrund des Kurzschlusses 201 zu reduzieren. Die von der Steuereinheit 200 umgesetzte Betriebsstrategie des Bordnetzes 100 kann auf eine Schadensminimierung und/oder auf eine Gestaltung eines Notbetriebs / Notlaufs ausgerichtet sein.
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Als Ausgangslage kann ein „harter“ oder „weicher“ Kurzschluss 201 zwischen zwei Teilbordnetzen 110, 120 mit einer höheren ersten Netzspannung 114 und einer niedrigeren zweiten Netzspannung 124 vorliegen. Die Steuereinheit 200 kann eingerichtet sein, den Kurzschluss 201 durch die Messung der Netzspannungen 114, 124 und/oder durch Diagnose in den Komponenten der Teilnetze 110, 120, welche den Kurzschluss verursacht haben, zu detektieren.
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Durch den Kurzschluss 201 erfolgt ein Stromfluss vom ersten Teilnetz 110 mit der höheren Netzspannung 114 zum zweiten Teilnetz 120 mit der niedrigeren Netzspannung 124. Die Höhe des Kurzschlussstromes ergibt sich einerseits aus der Art des Kurzschlusses 201, d.h. aus dem elektrischen Übergangswiderstand der Kurzschlussverbindung, und andererseits aus den Zuständen der jeweiligen Teilnetze 110, 120. Die Steuereinheit 200 kann eingerichtet sein, die Zustände der Teilnetze 110, 120 zu verändern (insbesondere von ein oder mehreren Komponenten der Teilnetze 110, 120), um die Höhe des Kurzschlussstromes zu verändern (insbesondere zu reduzieren).
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Tritt ein Kurzschluss 201 zwischen der höheren ersten Netzspannung 114 und der niedrigeren zweiten Netzspannung 124 auf, so kann die Steuereinheit 200 in dem ersten Bordnetz 110 mit der höheren Netzspannung 114, die Netzspannung 114 des ersten Teilnetzes 110 absenken. Zu diesem Zweck kann die Steuereinheit 200 veranlassen, dass die Energieerzeuger 111 (insbesondere der Generator) im ersten Teilnetz 110 abgeschaltet wird und/oder dass die Verbraucher 113 im ersten Teilnetz 110 eingeschaltet werden.
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Der Zustand des Energiespeichers 112 kann typischerweise nicht direkt beeinflusst werden. Bei Vorliegen eines Schalters oder Trennelements 212 kann jedoch die Steuereinheit 200 veranlassen, dass der erste Energiespeicher 112 bei Vorliegen eines Kurzschlusses 201 von dem ersten Teilnetz 110 entkoppelt wird. In diesem Fall kann ggf. der Energieerzeuger 111 des ersten Teilnetzes 110 weiterhin aktiv bleiben. Die Steuereinheit 200 kann dabei eingerichtet sein, den Energieerzeuger 111 zu veranlassen, elektrische Energie mit einer reduzierten Netzspannung 114 zu generieren, z.B. eine reduzierte Netzspannung 114, die weiterhin die Funktion der ein oder mehreren Verbraucher 113 des ersten Teilnetzes 110 gewährleistet (z.B. 36V im Gegensatz zu einer normalen Netzspannung 114 (d.h. einer Nennspannung) von 48V).
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Die Steuereinheit 200 kann eingerichtet sein, Informationen bzgl. des Übergangswiderstands des Kurzschlusses 201 zu ermitteln. Die Steuereinheit 200 kann dann die Betriebsstrategie zur Einleitung von Gegenmaßnahmen von der Höhe des Übergangswiderstands des Kurzschlusses 201 abhängig machen. Beispielsweise kann der erste Energieerzeuger 111 nur dann betrieben werden, wenn ermittelt wurde, dass der Übergangswiderstand eine ausreichende Höhe aufweist, und somit im ersten Teilnetz 110 eine Netzspannung 114 einstellbar ist, die weiterhin substantiell über der zweiten Netzspannung 124 des zweiten Teilnetzes 124 liegt.
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In Falle eines relativ hohen Übergangswiderstands des Kurzschlusses 201 kann die Steuereinheit 200 einen Notbetrieb von ausgewählten Verbrauchern 113, 123 im ersten und/oder im zweiten Teilnetz 110, 120 veranlassen (z.B. eine (ggf. minimale) Kühlung des Verbrennungsmotors mit Hilfe eines Elektrolüfters und/oder eine (ggf. minimale) Lenkunterstützung durch eine elektrische Lenkung und/oder ein Bremskraftverstärkung).
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Die Steuereinheit 200 kann eingerichtet sein, bei Detektion eines Kurzschlusses 201, in dem zweiten Bordnetz 120 mit der niedrigeren Spannungslage 124 die Erzeuger 121 abzuschalten und/oder die Verbraucher 123 aktiv einzuschalten.
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Der zweite Energiespeicher 122 im zweiten Teilnetz 120 kann weiterhin aktiv bleiben. Die Steuereinheit 200 kann diesbezüglich eingerichtet sein, die Höhe der zweiten Netzspannung 124 zu ermitteln und zu bestimmen, ob die zweite Netzspannung 124 ein Niveau erreicht hat, bei der der zweite Energiespeicher 122 geschädigt werden kann. Die Steuereinheit 200 kann dann eingerichtet sein, den Schalter 222 zu veranlassen, den Energiespeicher 122 von dem zweiten Teilnetz 120 zu trennen. Die Aktivierung der Verbraucher und/oder die Deaktivierung der Erzeuger haben zur Folge, dass die zweite Netzspannung 124 im zweiten Teilnetz 120 durch die Belastung der Verbraucher 123 und des Speichers 122 (Ladebetrieb) gedämpft, d.h. abgesenkt, wird.
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Die Steuereinheit 200 kann somit eingerichtet sein, auch bei einem Kurzschluss 201 die Netzspannungen 114, 124 in den Bordnetzen 110, 120 innerhalb erlaubter Grenzen zu halten (z.B. innerhalb des Intervalls [10V, 16V] für ein 12V Teilnetz 120 und innerhalb des Intervalls [36V, 52V] für ein 48V Teilnetz 120. Dadurch ist ein zuverlässiger Betrieb der Komponenten der Teilnetze 110, 120 gewährleistet. Desweiteren kann anhand der Steuereinheit 200 eine Notlauffunktion oder ein Notbetrieb bereitgestellt werden (z.B. um ein Fahrzeug sicher in den Stillstand oder zu einer Werkstatt zu bringen). Desweiteren kann die Steuereinheit 200 durch Anpassen der Betriebssituation in den Teilnetzen 110, 120 das Auftreten von Schäden von Komponenten der Teilnetze 110, 120 verhindern.
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3 zeigt ein Flussdiagramm eines beispielhaften Verfahrens 300 zur Steuerung eines Bordnetzes 100 eines Fahrzeugs. Das Bordnetz 100 umfasst ein erstes Teilnetz 110 mit einer ersten Netzspannung 114 und ein zweites Teilnetz 120 mit einer zweiten Netzspannung 124. Dabei ist die erste Netzspannung 114 höher als die zweite Netzspannung 124. Beispiele für die erste Netzspannung 114 sind Spannungen im Bereich von 36V bis 52V oder bis 60V, und Beispiele für die zweite Netzspannung 124 sind Spannung im Bereich von 10V bis 16V.
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Das Verfahren 300 umfasst das Detektieren 301 eines Kurzschluss 201 zwischen dem ersten Teilnetz 110 und dem zweiten Teilnetz 120. Desweiteren umfasst das Verfahren 300, in Reaktion darauf, das Ändern 302 eines Betriebszustands von ein oder mehreren Komponenten (z.B. von ein oder mehreren Verbrauchern 113, 123 und/oder von ein oder mehreren Energieerzeugern 111, 121 und/oder von einem Spannungswandler 101) des Bordnetzes 100, um Auswirkungen des Kurzschlusses 201 auf das erste Teilnetz 110 und/oder auf das zweite Teilnetz 120 zu reduzieren. Insbesondere kann der Betriebszustand von ein oder mehreren Komponenten derart geändert werden, dass die erste Netzspannung 114 reduziert wird, um die Höhe eines Kurzschlussstroms in das zweite Teilnetz 120 zu reduzieren. Die erste Netzspannung 114 kann insbesondere so weit gesenkt werden, dass weiterhin ein fehlerfreier Betrieb der elektrischen Verbraucher 113 im ersten Teilnetz 110 gewährleistet werden kann (z.B. bis zur unteren Grenze der zulässigen Betriebsspannung der (aktiven) elektrischen Verbraucher 113 im ersten Teilnetz 110). So können die Auswirkung des Kurzschlusses 201 für die Komponenten des ersten Teilnetzes 110 und für die Komponenten des zweiten Teilnetzes 120 reduziert werden.
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Die in diesem Dokument vorgeschlagenen Verfahren und Vorrichtungen sind vorteilhaft, da sie es ermöglichen, die Konsequenzen eines Kurzschlusses auf ein Mehrspannungsbordnetz in kosteneffizienter Weise zu reduzieren. Desweiteren können die Notlaufeigenschaften der Komponenten in einem Mehrspannungsbordnetz verbessert werden. Außerdem können Schäden an Komponenten eines Mehrspannungsbordnetzes gemindert bzw. verhindert werden.
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Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt. Insbesondere ist zu beachten, dass die Beschreibung und die Figuren nur das Prinzip der vorgeschlagenen Verfahren, Vorrichtungen und Systeme veranschaulichen sollen.
